mimic图解教程系列.pdf

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.38M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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比利时 MATERIALISE 公司 MIMICS 软件图解入门教程编著：何海 864401847@qq.com

1. MIMICS 简介 Mimics 是一个著名的医学有限元仿真辅助软件。它提供了断层扫描图片到生物力学分析(如血流动力学，软组织力学，骨力学等）的桥梁。要进行生物力学有限元分析首先要解决是建模的问题。基于医学图像的建模是个难题。当前的建模软件很多，但是由于解剖结构的复杂性，曲面的任意性，所以当前最高端的 CAD 软件（如 AutoCAD, SolidWorks）也难以设计出符合需要的解剖结构模型。由于不能得到有限元的模型，所以很长一段时间，解剖结构的生物力学有限元分析都不能很好的开展下去。现在国外已经有很多生物力学有限元的分析案例了，他们的基础就是建立在强大的基于断层扫描图像的建模功能上的。这方面的著名软件有 Mimics，MeVis 等。以 Mimics 为例，它提供了多个有限元软件的接口，通过这些接口可以将重建的三维模型输出。Mimics 输出的面模型，被读入到有限元软件做体网格的划分，从而利用力学求解器求解。然而，这些软件几乎都以英文为界面，或以英文撰写帮助材料，给国内的学生，研究者带来不便。这篇图解基于 Mimics10.01 版本。其目的在于使读者快速入门，以便使用这个强大的工具做生物医学工程，手术模拟等的研究学习。 2. 界面介绍图为 Mimics 10 的界面。它包括菜单，工具集合，视图区，功能区几大板块组成。其中视图区是由三维影像的三个视图（轴视 axial, 前视 coronal, 及侧视 sagittal）及三维视图组成。图 1：Mimics 界面 Mimics 包含有丰富的图像分离(image segmentation)工具。既可自动，亦可手动。同时它也有 CAD 工具来创建三维物体如圆柱，方体，球等。规则的三维物则可象搭积木一样由这些基本单位组成，或由第三方 CAD 软件引入。三个视图的使用也很方便。鼠标点在一个视图的目标物上时，另两个视图相应改变，显示出该物体的三维位置。 2

3. 常用工具介绍图为 Mimics 10 的界面。它包括菜单，工具集合，视图区，功能区几大板块组成。其中视 4. 软件使用入门：SIMON（上下颌骨分离）成功安装的 Mimics 自带几个医学影像（MIMI, SIMON）。这个图解是基于其中的一个 SIMON.mcs, 即上下颌骨及自然牙齿与义齿分离的例子。第一步：载入图像，通过阈值分割建立上下颌骨的遮盖层 File  Open Project, 选择 Simon.mcs (mcs 是 Mimics 专用格式。它既包含压缩后的 CT, MRI 医疗图像，也包含三维分离结果)。使用软件界面右边的灰度对比(Contrast)工具选择合适的 HU 值范围（图 2）。图 2：选择合适的 HU 阈值使用 Tools  Profile Line, 探测牙齿的 HU 值，找出合适的门槛值(threshold) （图 3）。使用合适的门槛值分割后形成一个颌骨遮盖层（图 4）。图 3：选择合适的门槛值实行图像分割 3

图 4：选择合适的门槛值实行图像分割遮盖层形成一个特殊的图层，在它上面的操作对其他图层没有影响。如果有几个遮盖层，则选中的那个才起作用。第二步：用区域生长来分出颌骨点选第一步生成的遮盖层。因为用 HU 值简单做一门槛值将很多浮点也包括。使用区域生长工具(Segmentation  Region growing)点在下颌骨上，得到一个新的遮盖层（Mandible）。图 5：使用区域生长工具生成新的下颌骨遮盖层区域生长的功能是只有连接的组织才能包括进来，而断开的组织就分离出去。注意所谓断开是在三维结构中完全断开。第三步：建立隔离带，初步分离上下牙齿巧用第二步的区域生长功能可以快速分割一些上下，左右结构明显的组织。如上下颌骨，如图 6 所示。 4

图 6：使用区域生长工具生成新的下颌骨隔离带这一步的分离法是大刀阔斧，一些漏掉了一些局部上齿没有削去，还有局部下齿没有包括进来。这些都需要修正，如下。第四步：削去漏掉的，没有分离的上齿继续使用 Edit – Erase 工具，把没有削去的上齿在轴视图里消除（有两层）（图 7）。图 7：消去残余的上齿第五步：填充没有包括进来的下齿在第三步的时候，我们把下齿的一个细微局部也削去了（如图，侧视图 87.25）。这部分要修正。使用 Edit – Threshold 工具，选择合适的 HU 值（可使用缺省值）（图 8）。图 8：加添没包括的下齿 5

Edit 工具里的 Threshold 选项其实是相当于 Erase 选项再另加一个 HU 阈值的条件。第六步：消去视图杂音因为该病人安装了金属义齿，在照 X 光时有很强的杂音（如图 9）。图 9：消去 CT 图像噪音以上简单介绍仅仅是入门最基本的参考。 MIMICS 还有许多强大的功能可加利用，从而做出非常生动的效果。这些内容将以读者的研究兴趣（骨，软组织，血管等），器官组织（脑，肝，肾等）加以介绍。有兴趣的读者也可将您的经验告知，可在后续课程中加以介绍。预告：软件使用进阶：HIP 软件使用高级：仿真软件使用精通：MIMICS 建模与流体力学分析图例 6

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